CN101163612A

CN101163612A - 发光有机玻璃窗

Info

Publication number: CN101163612A
Application number: CN 200680012952
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·施文克; 威尔弗里德·弗里德瑞什; 李成涛; 克里斯托弗·勒福; 肯·福斯特
Original assignee: Exatec LLC
Current assignee: Exatec LLC
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2008-04-16

Abstract

本发明涉及一种具有第一透明区和发光区的窗组件。该板包括带有防紫外线层和耐磨层的第一透明层。发光区包括可以是有机发光显示体、电致发光显示体、聚合物发光显示体或被配置为从光源接收光线的光导管的发光层。

Description

发光有机玻璃窗

技术领域

本发明总地涉及交通工具乘客舱照明系统。

背景技术

交通工具特别是汽车的乘客舱一般使用一个或多个照明系统向该交通工具的乘客舱提供总照明。这种照明增强了在乘客舱内未配备自己的照明的区域的可视性，例如由乘客和他们的随身物品所占据的区域。向乘客舱提供总体可视性的照明系统通常被放置在乘客舱内，使得它在占用最小空间量的同时，它发出的光照亮乘客舱内尽可能多的地方。一种这样的照明系统也被称为“顶篷灯”，位于乘客舱的舱顶的中央附近。

汽车可以配备透明的矩形面板，它位于车顶的中央附近，通常被称为“采光窗”或“月光窗”。如上所述，车顶的中央位置是安装顶篷灯的优选位置。当交通工具具有采光窗时，顶篷灯必须被移到一个次佳的位置或者干脆不安装，因而降低或消除了乘客舱的有效总照明。

因此，希望提供一种为配备采光窗的交通工具的乘客舱提供充足照明的系统。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，公开了一种发光窗组件。该组件包括第一透明层和连接到第一透明层的发光层。第一透明层是由适当的材料制成，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯混合物或玻璃纤维，或者它们的组合。第一透明层还可以包括防紫外线(“UV”)层和/或耐磨层。

发光层可以是多层结构，可以使用传统的印刷技术例如喷墨、丝网印刷、撒播和溅射或任何其它适合的方法来直接涂敷。更优选的制造工艺是多层膜。多层膜可以是电致发光显示体、有机发光显示体、聚合物发光显示体，或者可以是光导管，它具有用于接收由光源产生的光线的入口点，从而在入口点接收的光线将通过全内反射在光导管内穿行。

此外，第二透明层可以连接到发光层，从而将发光层密封在两个透明板之间。类似于第一透明板地构建第二透明板，第二透明板可以具有耐磨层和/或防UV层。窗组件可以通过首先形成一侧涂敷有防紫外线层和耐磨层的透明板来制造。接着，围绕塑料板的四周的一部分形成框架，从而限定一个空腔。诸如上述发光层的光源被放入空腔内并被粘附到第一透明板。第二透明板此后被附接到框架和/或第一透明板，从而密封光源。

结合附图阅读以下对本发明的详细描述将会清楚本发明的这些和其它方面和优点。

附图说明

图1是具有体现本发明原理的发光窗组件的汽车的透视图；

图2是体现本发明原理的窗组件的顶视图；

图3是体现本发明原理的窗组件的另一个实施例的顶视图；

图4A是沿图2的线4-4所取的窗组件的一部分的横截面图；

图4B是使用聚合物发光显示体的窗组件的类似于图4A的横截面图；

图4C是使用聚合物发光显示体作为发光层并使用导电油墨的窗组件的类似于图4A的横截面图；

图4D是使用PLED作为发光层的窗组件的横截面图；

图4E是体现本发明原理的、使用两环节工艺制造的窗组件的类似于图4A的横截面图；

图5是体现本发明原理的窗组件的另一个实施例的顶视图；

图5A是沿图5的线5A-5A所取的窗组件的一部分的横截面图；

图6是图5所示的窗组件的侧视图；以及

图6A是沿图6的线6A-6A所取的发光层的一部分的横截面图。

具体实施方式

参考图1，包含本发明的汽车10被显示在图中。汽车10包括位于汽车10内部的乘客舱12和通过框架16安装在汽车10上的窗组件14。下面将会充分地描述，窗组件14向乘客舱12提供照明，如标号18所标注的箭头所示。

虽然本说明书记载使用面板14作为采光窗或月光窗向汽车10的乘客舱12提供照明，但是本发明同样适用于汽车10的其它区域。例如，面板14可以被适当地安装并设定尺寸，以提供前灯、尾灯、转向信号、刹车灯、仪表盘灯、倒车灯或者通常安装在汽车上的任何其它灯的照明需求。

参考图2，示出了窗组件14的更详细视图。如图所示，窗组件14具有透明的观景区20和发光区22。发光区22是窗组件14中发光照亮乘客舱的部分。透明区20类似于传统的窗组件，因为透明区20不发光。类似于透明区20，发光区22可以是透明的，但也可以是半透明的。另外，对于发光区22和透明区20的布局可以设想出多种结构，不同于由发光区22围绕着单个中央透明区20的结构。

在图3中示出了窗组件14的另一个实施例。在该布局中，窗组件14由两个透明区24、26，它们由发光区28包围和分割。与前一实施例类似，透明区24类似于传统的窗组件，而发光区28能够发光。显然，发光区28可以视需要被设计成任意多的图案。

参考图4A，示出了通常沿图2中的线4-4看到的横截部分。发光区22包括第一透明板32和第二透明板34以及位于两者之间的发光元件。第一透明板优选地包括设在底层40上方的耐磨层36和防UV层38。底层40可以由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯混合物、玻璃和玻璃纤维或者它们的任意组合制成。防UV层38可以具有分散的UV吸收添加剂。

第二透明层包括防UV层42和耐磨层44。与第一透明板32类似，第二透明板34的抗UV层42可以具有分散的UV吸收添加剂。

连接到第一透明板32的底层40的可以是遮光油墨层46。遮光油墨层阻止进入第一透明板32的任何光线到达第二透明板34。可替换地，部分30可以不设有遮光油墨层46。

位于第一和第二透明板32、34之间的是发光层52。发光层52可以是多种发光结构之一，包括但不限于聚合物发光显示体(“PLED”)、有机发光显示体(“OLED”)、发光二极管(“LED”)或者如本实施例中所示的电致发光显示体(“ELD”)，其中LED与光导管一起使用将LED发出的光引至面板14的发光区22。发光层52包括分别与高导电材料和低导电材料50相连的电介质层54和无机发光材料层。

发光层52可以被放在底层40或者遮光油墨层46的表面上，从而被保护免受磨损和UV光线，这是增强装置的功能和寿命所需要的。发光层52或者可以被直接涂敷到耐磨层36以及任何现有的保护层之间。发光层52可以通过诸如丝网印刷、喷墨印刷和溅射等技术被印刷或涂敷。这样的印刷可以在窗14或者面板32、34成形之前或之后进行。另外，可以利用本领域技术人员公知的任何方式将发光层52涂敷到聚合物薄膜上，然后通过插膜模铸(“FIM”)或层压技术贴合到底层40。在FIM工艺期间可能希望具有额外的透明层来保护发光层。

电压源58连接于高导电材料48和低导电材料50之间，从而提供穿过电介质54和无机发光材料56的电流。当有足够大的电流穿过电介质54和无机发光材料56时，在高导电材料48和低导电材料50的上覆部分之间的发光层52发出如箭头60所示的光线，该光线穿过第二透明板34的防UV层42和耐磨层44。

参考图4B的示意图，PLED被用作发光层52。PLED一般被用于背光和照明以及显示屏的制造。根据定义，聚合物是通过两个或更多的分子形成更大分子的化学反应而形成的物质。PLED代表通过在相隔非常短距离的两个适当的电极之间夹入非掺杂共轭聚合物而产生的膜显示屏。

PLED的制造包括独特的沉积顺序。该顺序包括以下步骤：1)形成结构化的透明导电氧化物(例如氧化铟锡等)阳极；2)喷墨印刷将注入P电荷载流子的层；3)喷墨印刷PLED层；4)固化以蒸发印刷所需的溶剂(例如大约98％的溶剂和2％的固体成份)；5)通过金属蒸镀实现阴极沉积(Ba/Ca，然后是Al)；以及6)通过沉积透明层(例如SiN_x和防划痕涂层的组合)实现密封。例如，在该工艺中的以上步骤不能乱序或逆序地执行。从阴极(Ba-Al)开始以上步骤是不可以的，因为钡对于PLED材料的喷墨印刷所需的溶剂是很敏感的。

发光层52包括发光聚合物62和导电聚合物64，发光聚合物62例如是聚对亚苯基亚乙烯基(“PPV”)或者聚氟(polyflourene)，导电聚合物64例如是聚二辛基并噻吩(polydioctyl-bithiophene)或聚苯胺。将发光聚合物62和导电聚合物64夹在中间的是阴极66和阳极68。为了提供支撑，在阳极68下设置衬底70。

在该沉积工艺之后，PLED的光发射总是处于穿过透明衬底的方向上。这意味着为了通过将PLED直接沉积或印刷在透明塑料衬底上而使用PLED给交通工具照明，PLED将需要处于交通工具的外部，在那里它将难以被保护免受环境老化。

为了使照明投向交通工具内部，优选地使用粘合剂从内部将PLED集成到窗/顶篷组件中，这显示在图4C中。可用于这类工艺的一类粘合剂体系是热溶胶。

参考图4C，PLED被显示为集成到窗组件14中。与图4A类似，窗组件14具有第一和第二耐磨层36、44，它们分别连接到第一和第二防UV层38、42。在另一个防UV层下面的是底层，例如聚碳酸酯板40。在聚碳酸酯板40上涂刷遮光油墨层46。连接在遮光油墨层46和第二防UV层42之间的分别是阴极66和阳极68。在阴极66和阳极68之间的是具有发光聚合物层62和导电聚合物层64的发光层52。电压源58提供流过阴极和阳极68的电流。当有足够大的电流流过发光层52时，发光层52将产生由标号74标注的箭头所指示的光线。

在图4B或4D的实施例中，当电压源58提供足够大的电流途经阴极66和阳极68流过发光聚合物层62和导电聚合物层64时，发光聚合物层62将发出如74所示箭头代表的光线。

参考图4D，示出了PLED发光层52的另一个实施例。在该实施例中，阳极68是由金属胶或金属墨构成的，例如由ParalecIncorporated以商标Paramod销售的银墨。油墨68被设置为形成开口76的网格图案。开口76允许在不存在导体的区域中的各种程度的照明。当使用OLED、ELD或LED作为发光层时，也可以采用金属胶或金属墨。

参考图4E，示出了窗组件14的发光区22的另一个示意图。作为双组份模塑工艺中的第一环节，窗组件14包括底层80(聚碳酸酯层或其它材料层)。通过双组份模塑工艺中的第二模塑环节，有色框架82被连接到聚碳酸酯层14。有色框架82的模塑可以通过在框架中形成凹入空腔84完成。发光系统86例如PLED、OLED、ELD或LED发光层因此位于空腔84内。用于封闭空腔并保护发光系统86的是聚碳酸酯塞88。聚碳酸酯塞可以通过粘合剂90、摩擦接合或其它适当的方式被附接到空腔，并且与底层80一起可以涂敷上UV保护层和耐磨层。

具有第一端93和第二端95的电触点91(例如导线)被设在插塞88和框架82之间，使得电触点91的第一端93与发光系统86电连通。电源(未示出)连接到电触点的第二端95。当电源向发光系统86提供充足的电流时，发光系统86将发出穿过插塞88的光线，如箭头97所示。

去除额外的UV保护层也是可以的。例如，底层40的外部可以涂上由密歇根州的Exatec，LLC出售的Exatec900 Glazing系列，而在内部仅仅涂上利用等离子增强化学汽相沉积(“PECVD”)工艺或本领域的技术人员已知的其它工艺沉积的“类玻璃”涂层。PLED可以被单独形成在透明聚碳酸酯膜或其它衬底上，该聚碳酸酯膜或衬底又可以接着涂上“类玻璃”涂层。以上实施例的优点在于：用于PLED的涂层工艺与用于窗组件14的涂层工艺相分离。此外，制造PLED的工艺可以与窗组件14涂层工艺相互独立地从技术和经济上加以优化。

参考图5，示出了窗组件14的另一个实施例的更详细的视图。如图所示，窗组件14具有透明观景区20。位于透明观景区20内的是多个发光区102、104、106。环绕窗组件14的是框架114。下面将会解释，框架114包含用于为发光区102、104、106提供照明的一个或多个光源。

参考图5A，示出了沿图5中的线5A-5A所取的横截部分。窗组件14包括连接到聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)层118的聚碳酸酯层116。优选地，FIM技术被用于将聚碳酸酯层116连接到PMMA层118。在PMMA层118和聚碳酸酯层116之间形成发光区102、104、106。这些发光区被形成在PMMA层118内，当PMMA层118被连接到聚碳酸酯层116时，这些发光区被聚碳酸酯层116封闭。与图4A类似，窗组件14具有第一和第二耐磨层36、44，它们分别连接到第一和第二防UV层38、42。

参考图6和6A，示出了窗组件14的侧视图和沿图6的线6A-6A所取的窗组件14的横截面图。如前所述，窗组件14包括发光区(光导管)102、104、106。发光区102、104、106被PMMA层118的若干部分从侧面包围。在该实施例中，PMMA层118可以被替换以其它适当的材料。位于窗组件14末端的是框架114。在框架114内的是LED 120、122、124。当被激发时，LED 120、122、124将发出通过全内反射在发光区102、104、106内穿行的光线，除此以外，在发光区102、104、106内穿行的光线将发出穿过聚碳酸酯层116、防UV层42和耐磨层44的光线，如箭头74所示。可替换地，也可以使用任何光源作为光源，例如电致发光显示体、有机发光二极管和聚合物发光二极管。

公开以上内容的目的是使本领域的技术人员能够实施本发明，这些内容不应当被理解为局限性的，而应当被理解为包括上述这样的明显变型，并仅由所附权利要求的精神和范围来限定。

Claims

1.一种窗板组件，包括：

具有发光区和透明区的第一透明层；

位于所述发光区中并由所述第一透明层支撑的发光层；以及

所述发光层被配置为从中产生并发出光线。

2.如权利要求1所述的组件，其中，所述第一透明层是由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯混合物、玻璃纤维、玻璃和它们的组合中的至少一种制成的。

3.如权利要求1所述的组件，其中，所述第一透明层包括防紫外线层和耐磨层。

4.如权利要求3所述的组件，其中，所述防紫外线层具有分散的紫外线吸收成分。

5.如权利要求1所述的组件，其中，所述组件还包括连接到所述发光层的第二透明层。

6.如权利要求5所述的组件，其中，所述第二透明层是由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯混合物、玻璃纤维、玻璃和它们的组合中的至少一种制成的。

7.如权利要求5所述的组件，其中，所述第二透明层还包括防紫外线层。

8.如权利要求5所述的组件，其中，所述第二透明层还包括耐磨层。

9.如权利要求1所述的组件，其中，所述发光层是多层膜。

10.如权利要求9所述的组件，其中，所述多层膜是电致发光显示体。

11.如权利要求9所述的组件，其中，所述多层膜是有机发光显示体。

12.如权利要求9所述的组件，其中，所述多层膜是聚合物发光显示体。

13.如权利要求9所述的组件，还包括与所述多层膜电连通的导电层。

14.如权利要求13所述的组件，其中，所述导电层是由导电油墨制成的。

15.如权利要求14所述的组件，其中，所述导电油墨是由银墨制成的。

16.如权利要求13所述的组件，其中，所述导电层是导线。

17.如权利要求13所述的组件，其中，所述导电层被布置成网格图案。

18.如权利要求13所述的组件，其中，所述导电层还包括半透明导电层和网格图案的导电层。

19.如权利要求1所述的组件，其中，所述发光层是光导管，该光导管具有用于接收光源产生的光线的入口点，从而在所述入口点接收的光线将通过全内反射在所述光导管内穿行。

20.如权利要求19所述的组件，其中，所述光源是发光二极管。

21.如权利要求20所述的组件，其中，所述光源是电致发光显示体。

22.如权利要求20所述的组件，其中，所述光源是有机发光二极管。

23.如权利要求20所述的组件，其中，所述光源是聚合物发光二极管。

24.如权利要求1所述的组件，还包括连接到所述第一透明板的四周的框架。

25.如权利要求1所述的组件，该组件被安装到汽车中。

26.一种用于制造窗组件的方法，包括以下步骤：

形成具有第一侧面和第二侧面的透明板；

使第一侧面和第二侧面中的至少一个涂上防UV层；

使第一侧面和第二侧面中的至少一个涂上耐磨层；

围绕所述透明板的四周的一部分形成框架，该框架具有在其中限定出空腔的部分；以及

将光源放置在所述空腔内。

27.如权利要求26所述的方法，还包括以下步骤：在所述空腔上贴附覆盖层，从而将所述光源密封在所述空腔内。

28.如权利要求48所述的方法，还包括以下步骤：在所述框架和所述覆盖物之间放入粘合剂，以使所述覆盖物粘结到所述框架。

29.如权利要求26所述的方法，还包括以下步骤：将电触点附接到所述光源。